杭州市海绵城市规划建设策略研究
2015年10月,国务院办公厅印发《关于推进海绵城市建设的指导意见》,提出要通过海绵城市建设,最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响,将70%的降雨就地消纳和利用。2016年3月,杭州市政府办公厅下发了《关于推进海绵城市建设的实施意见》,提出了“示范先行、四周辐射、点线成面、全面覆盖”的总体思路,通过科学规划和统筹建设城市水系统、园林绿地系统、城市道路系统、建筑与小区系统,推进海绵城市建设。
国际城市雨洪管理思路演变
国际上对待城市雨洪问题的态度和对策,经历了从低层次向高层次、从单一方面向综合方面的长期研究和发展过程。发达国家早在20世纪70年代就开始对城市雨水污染等问题开展研究,经过数十年研究和工程应用已形成系统的雨洪管理体系,代表性的有美国的最佳管理措施(BMPs)和低影响开发(LID)、英国的可持续排水系统(SUDS)等。
我国在快速城镇化过程中,出现了雨季城市“看海”、城市内河污染严重、再生水和雨水资源难以得到有效利用、河湖水生态遭到不同程度破坏等突出问题,为了有效解决这些城市病,2013年12月12日,习近平总书记在中央城镇化工作会议上提到“在提升城市排水系统时,要优先考虑把有限的雨水留下来,优先考虑利用自然力量排水,建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。
我国海绵城市建设的思路与方法
海绵城市是指通过加强城市规划建设管理,充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。通过海绵城市建设,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响,将70%的降雨就地消纳和利用,争取到2020年,城市建成区20%以上的面积达到目标要求,到2030年,城市建成区80%以上的面积达到目标要求。
推广海绵型建筑与小区,因地制宜采取屋顶绿化、雨水调蓄与收集利用等措施,提高建筑与小区的雨水积存和蓄滞能力。推进海绵型道路与广场建设,改变雨水快排、直排的传统做法,增强道路绿化带对雨水的消纳功能,减轻对市政排水系统的压力。推广海绵型公园和绿地,通过建设雨水花园、下凹式绿地、人工湿地等措施,增强公园和绿地系统的城市海绵体功能,消纳自身雨水,并为蓄滞周边区域雨水提供空间。加强对城市坑塘、河湖、湿地等水体自然形态的保护和恢复,恢复和保持河湖水系的自然连通,构建城市良性水循环系统,逐步改善水环境质量。
推进海绵城市建设,以解决城市内涝、雨水收集利用、黑臭水体治理为突破口,推进区域整体治理,逐步实现小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解。
一是山东省经济技术开发中心宿舍。该小区依据现状地形标高,经现场核算,详细划分了27个汇水分区,分区域进行控制,并将海绵城市建设目标为年径流总量控制率为85%,对应设计降雨量为41.3mm,年SS总量削减率不低于60%,小区总设计径流控制量为837.9m3。项目建成后小区年径流总量控制率为86.6%,达到设计目标,并改善了居民生活环境,提升了绿化效果,消除了道路积水点并实现了雨水资源收集回用。
二是安徽省池州市齐山大道的道路项目。该项目海绵城市建设目标为年径流总量控制率 83%,对应设计降雨量H=37.1mm,年 SS 总量去除率不低于50%,为有效应对30年一遇降雨要求,同时增加道路绿地游憩设施,提升景观效果。项目以问题为导向,包括“源头减量、过程控制、末端处理”三大部分,综合考虑“绿色+灰色”、“地上+地下”的结合,因地制宜的进行设施选择与布局。通过改造,不仅解决道路本身周边汇水区域雨水径流的处理和处置,更通过管网末端湿地空间的构建,通过末端设施控制周边居住小区汇水区域的雨水径流污染,保证周边生态敏感区的候鸟湿地的生态安全。
三是湖南省常德市的护城河水环境治理项目。该项目海绵城市建设目标为水体水环境质量达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002 Ⅳ类水要求,恢复生态岸线比例大于90%,有效应对30年一遇的暴雨。通过源头减排、过程控制、系统治理,构建在空间平面上以护城河为核心,向外依次为水系绿带、滨水建筑区、其他区域的海绵城市建设体系。该项目建设消除了护城河第2 段、滨湖公园的黑臭水体,护城河雨水排放能力得到显著提升,防涝能力已经受住考验,滨湖公园水体建立了完整的水生态系统,水景有明显提升。项目开放后已成为常德市民娱乐、健身、休闲、购物的一体化小区。
济南经济技术开发中心宿舍小区和池州齐山大道的海绵城市改造案例,对杭州类似项目建设与改造具有重要参考价值和借鉴意义。对于建筑小区和公园、道路等典型海绵项目首先对设计降雨条件等进行分析,再展开总体方案设计和分区详细设计,分清目标与问题为导向。项目方案设计力求系统化,要囊括了“源头减量、过程控制、末端处理”三部分内容,要本着绿色优先、重视灰色,地上与地下结合、景观与功能并行的原则进行海绵设计与建设。
常德市护城河的改造案例是典型城市水系改造案例,杭州市地表水质较好,但存在合流制污染问题,在开展水系维护和改造时,应紧密结合城市设计,可借鉴常德护城河的合流制排水系统改造经验,具体问题具体分析,解决合流制污染问题。将海绵城市建设作为合流制污水溢流污染控制的重要解决措施,并和管网修复、调蓄等措施相结合,对合流制排水系统进行改造,控制合流制污水年溢染次数和年溢流总量,统筹解决合流制污水的溢流污染问题。
▉杭州海绵城市建设目标
综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等低影响开发建设措施,杭州建成区海绵城市的建设目标为年径流总量控制率达到75%。到2020年,20%以上的城市已建成区达到海绵城市建设目标要求;到2030年,80%以上的城市已建成区达到海绵城市建设目标要求。
▉杭州海绵城市空间格局
落实海绵城市“自然积存、自然渗透、自然净化”的要求,结合市域及中心城区生态空间格局,保护中心城区湿地、大型绿地等天然大海绵体、主要水系及绿带等重要海绵通道、城市公园等建成区海绵节点,构建“一芯、三轴、四片、多节点”的海绵城市空间格局。
杭州市海绵城市空间格局图
▉海绵城市系统规划
根据杭州市水环境保护总体目标,核算COD、氨氮、SS等主要污染物环境容量,分析规划区水环境污染来源及特征,测算主要污染物污染负荷及负荷削减率。确定主要从污水处理系统完善、合流制溢流污染控制、降雨径流污染控制采取措施,通过海绵城市建设,杭州海绵城市建设区域内的河湖水系水质不低于《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准,且优于海绵城市建设前的水质。
制定综合考虑渗、滞、蓄、净、用、排等多种措施组合的城市排水防涝系统技术方案,明确蓄池、滞洪区、泵站、超标径流通道等可能独立占地的市政重大设施布局、用地、功能、规模。杭州市雨水管渠排放标准达到3年一遇重现期,重要地区和一般地区内的重要道路达到3-5年一遇重现期,中心城市城区防涝标准为不低于50年一遇。
通过水平衡分析,测算杭州城市用水量和非常规水资源利用需求。依据杭州再生水利用规划和雨水资源利用率不低于5%,城镇再生水利用率达到20%的要求,规划雨水调蓄设施和再生水利用设施规模,根据杭州城市供水管网漏损情况,按照2020年漏损率不高于10%的要求,测算节约水量,规划供水管网改造规模。
通过海绵城市的统筹建设,识别重要的生态斑块,构建生态廊道,保护原有的湿地、河流、湖泊、坑塘、沟渠等水生态敏感区,留有足够涵养水源、应对较大强度降水的林地、草地、湖泊、湿地,维持城市开发前的自然水文特征。对城市河湖水系岸线进行生态恢复,达到蓝线控制要求,恢复其生态功能,到2030年生态岸线比例达到92%以上,水域面积率不低于建设前。
▉杭州海绵城市设计技术方法
建立杭州市低影响开发雨水设计系统,充分结合生态环境、气候及土壤等现状条件与问题,落实控制性详细规划中提出的低影响开发径流总量、径流污染或径流流量控制目标,设施布局、竖向等与排水防涝规划相衔接,与园林、道路交通、给排水、建筑等专业相协调。
▉杭州海绵城市建设分区指引
结合水系片区划分,综合考虑用地布局及地区特点,以控规单元为基础,杭州市规划区内分共划分39个海绵城市建设管控单元分区,设定年径流总量控制率目标,并把海绵城市相关强制性指标分解到各分区,指导海绵城市建设。
杭州各区年径流总量控制率目标分解图
选取杭州市滨江区西侧为杭州海绵城市建设的典型建设区。该区域西邻钱塘江,东至西浦路,南至萧闻路,北至坚塔路,总面积2.03平方公里,拥有良好的景观视线优势,其中绿地占总用地面积的33%,建筑占21%,道路及其他占46%。建筑和硬化地面比例相对较低,较为适宜海绵城市建设。
示范区位置图、用地现状图
区域现状问题
建设区管网建设不完善,污水收集管网未充分连通,截流和溢流设施不足,部分污水排入水体前未进行完全处理,河道水体氨氮(NH3-N)和总磷(TP)超标,水质总体评价较差。河网密度不够,原来部分河道水面被填埋,调蓄容积减少,蓄排水功能下降,防洪排涝能力降低。存在部分渠道淤积,水生态环境遭受破坏。
海绵城市建设目标和指标
结合杭州市年径流总量控制率及设计降雨量情况,以及建设区自然环境、建设情况、区域定位及经济发展状况等各方面条件,建设区年径流总量控制率目标确定为80%,对应设计降雨量为24.9mm。
海绵城市建设模拟分析
运用信息化手段搭建示范区海绵城市建设项目模拟系统,运用计算机仿真模拟技术,构建建设区海绵城市雨洪模型,评估城市排涝和调蓄能力。模拟评估不同LID工程措施对径流控制目标的作用,优化控制指标和规划方案,指导示范区海绵城市建设。该系统主要有方案优化、内涝分析、水质分析、三维模拟等四大功能。
海绵城市建设指引
建设区通过高强度低影响开发技术应用,结合城市风貌打造、城市品质提升,全面提升新开发区的排水防涝能力、雨水资源化利用水平,有效削减雨水径流污染负荷。通过构建区域内的绿地蓄水空间和人工湖塘水系等调蓄水空间,可有效增加区域的蓄水容量。通过提高透水区域的建设比率,并结合初期雨水污染治理措施,改善区域内的水体环境,增加区域的宜居程度。
结合控规用地地块以及海绵城市功能区年径流总量控制目标计算校核,对建设区进行编号,共分为9个管控单元,共计188个地块,见下图。
建设区地块划分图及各地块年径流总量控制率分布图
建设主要任务
根据建设区海绵城市建设年径流总量控制率指标要求,利用推荐性指标测算,规划新建绿色屋顶18410平方米、透水铺装241510平方米、下沉式绿地178320平方米、雨水花园1300平方米、植草沟2700平方米、植被缓冲带32900平方米、道路生物滞留设施27800平方米、人工湿地面积6200平方米、底泥疏浚22200平方米、驳坎1公里、管网9.47公里。(杭州市规划局(市测绘与地理信息局) 供稿 编辑 张婷婷)